DE102013203707B4

DE102013203707B4 - Vehicle device

Info

Publication number: DE102013203707B4
Application number: DE102013203707.4A
Authority: DE
Inventors: Marc Luther; Ulrich-Lorenz Benzler; Peter Biber; Christoph Koch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2033-03-06
Also published as: CN104025796B; FR3002825B1; FR3002825A1; CN104025796A; DE102013203707A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugvorrichtung (10) eines autonomen Arbeitsgeräts (12) zumindest zu einer Bearbeitung einer Arbeitsfläche (14), insbesondere für einen autonomen Rasenmäher mit zumindest einer Sensoreinheit (18), die dazu vorgesehen ist, zumindest ein Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche (14) zu detektieren.Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit (18) zumindest eine Referenzfläche (20) aufweist und dazu vorgesehen ist, zeitgleich zumindest das Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche (14) und der Referenzfläche (20) zu detektieren.The invention is based on a vehicle device (10) of an autonomous working device (12) at least for processing a work surface (14), in particular for an autonomous lawn mower, with at least one sensor unit (18), which is intended to detect at least a reflection behavior of the work surface ( 14).It is proposed that the sensor unit (18) has at least one reference surface (20) and is intended to simultaneously detect at least the reflection behavior of the work surface (14) and the reference surface (20).

Description

Stand der TechnikState of the art

Es ist bereits eine Fahrzeugvorrichtung eines autonomen Arbeitsgeräts zumindest zu einer Bearbeitung einer Arbeitsfläche, insbesondere für einen autonomen Rasenmäher, mit zumindest einer Sensoreinheit, die dazu vorgesehen ist, zumindest ein Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche zu detektieren, vorgeschlagen worden. Ferner wird auf die Druckschriften US 2009 / 0 254 218 A1 , EP 2 388 619 A1 und WO 2008 / 118 006 A1 verwiesen.A vehicle device of an autonomous working device has already been proposed, at least for processing a work surface, in particular for an autonomous lawn mower, with at least one sensor unit which is intended to detect at least one reflection behavior of the work surface. Furthermore, reference is made to the publications US 2009 / 0 254 218 A1 , EP 2 388 619 A1 and WO 2008/118 006 A1 referred.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugvorrichtung eines autonomen Arbeitsgeräts zumindest zu einer Bearbeitung einer Arbeitsfläche, insbesondere für einen autonomen Rasenmäher, mit zumindest einer Sensoreinheit, die dazu vorgesehen ist, zumindest ein Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche zu detektieren.The invention is based on a vehicle device of an autonomous working device at least for processing a work surface, in particular for an autonomous lawn mower, with at least one sensor unit which is intended to detect at least one reflection behavior of the work surface.

Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest eine Referenzfläche aufweist und dazu vorgesehen ist, zeitgleich zumindest das Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche und der Referenzfläche zu detektieren. Unter einem „autonomen Arbeitsgerät“ soll insbesondere ein Gerät verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, zumindest eine Arbeit zumindest teilweise selbsttätig zu verrichten. Insbesondere ist das autonome Arbeitsgerät dazu vorgesehen, die Arbeit selbsttätig zu beginnen, selbsttätig zu beenden und/oder selbsttätig zumindest einen Parameter auszuwählen. Insbesondere ist der Parameter als ein Streckenparameter und/oder ein Umkehrpunkt ausgebildet. Insbesondere ist das autonome Arbeitsgerät dazu vorgesehen, eine Arbeitsfläche abzufahren und insbesondere die Arbeitsfläche zu bearbeiten. Beispielsweise könnte das autonome Arbeitsgerät dazu vorgesehen sein, die Arbeitsfläche zu kehren, abzusaugen und/oder zu reinigen. Insbesondere ist das autonome Arbeitsgerät dazu vorgesehen, einen auf der Arbeitsfläche befindlichen Rasen und/oder eine auf der Arbeitsfläche befindliche Wiese zu mähen. Dabei sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende autonome Arbeitsgeräte denkbar, wie beispielsweise eine autonome Kehrmaschine, ein autonomer Staubsauger oder eine autonome Schwimmbadreinigungsmaschine. Alternativ sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende autonome Arbeitsgeräte denkbar. Insbesondere ist das autonome Arbeitsgerät von einem autonomen Rasenmäher gebildet. Unter einer „Arbeitsfläche“ soll insbesondere eine Fläche verstanden werden, welche einen Arbeitsbereich definiert. Unter einer „Sensoreinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Sendemodul und mit zumindest einem Empfangsmodul verstanden werden. Unter einem „Sendemodul“ soll insbesondere eine Einheit zu einer Erzeugung und/oder zu einer Emission von elektromagnetischer Strahlung verstanden werden. Unter einem „Empfangsmodul“ soll insbesondere eine Einheit zu einem Empfang der von dem Sendemodul ausgesandten und von zumindest einer Fläche, insbesondere der Arbeitsfläche und/oder der Referenzfläche, reflektierten elektromagnetischen Strahlung verstanden werden. Insbesondere weist die Fahrzeugvorrichtung zumindest eine Auswerteeinheit auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest das detektierte Reflexionsverhalten auszuwerten. Unter einer „Auswerteeinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Auswerteelektronik verstanden werden. Insbesondere ist die Auswerteeinheit zu einer Auswertung der von dem Empfangsmodul empfangenen elektromagnetischen Strahlung vorgesehen. Unter einer „Auswerteelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Unter der Wendung, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, zumindest das detektierte Reflexionsverhalten „auszuwerten“, soll insbesondere verstanden werden, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, das detektierte Reflexionsverhalten zumindest zu einer Erstellung zumindest eines Vergleichs und/oder zu einer Berechnung zumindest einer Kenngröße zu verwenden. Unter einer „Referenzfläche“ soll insbesondere eine Fläche mit bekannten Parametern verstanden werden. Insbesondere ist die Referenzfläche dazu vorgesehen, zumindest zu einer Ermittlung zumindest eines Vergleichswerts, insbesondere durch die Auswerteeinheit, verwendet zu werden. Insbesondere ist der Vergleichswert als ein Reflexionsverhalten ausgebildet. Beispielsweise könnte die Referenzfläche ein bekanntes Reflexionsverhalten aufweisen, wobei der Vergleichswert als das bekannte Reflexionsverhalten ausgebildet wäre. Insbesondere ist die Referenzfläche zu einer Detektion, insbesondere zu einer Messung, eines insbesondere unbekannten Reflexionsverhaltens vorgesehen, wobei der Vergleichswert als das detektierte, insbesondere unbekannte Reflexionsverhalten ausgebildet ist. Unter einem „Reflexionsverhalten“ einer Fläche soll insbesondere ein, insbesondere wellenlängenabhängiger, Reflexionsgrad der Fläche für einfallende elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung verstanden werden. Insbesondere weisen unterschiedliche Flächen jeweils ein spezielles, für die jeweilige Fläche charakteristisches Reflexionsverhalten auf. Beispielsweise könnten die unterschiedlichen Flächen als Wasser, Rasen, Kalkstein, Straßenpflaster, Herbstwald, Sandwüste und/oder Neuschnee ausgebildet sein, wobei Wasser, Rasen, Kalkstein, Straßenpflaster, Herbstwald, Sandwüste und/oder Neuschnee jeweils ein charakteristisches, sich von einem Reflexionsverhalten anderer Flächen unterscheidendes Reflexionsverhalten aufweisen. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, die unterschiedlichen Flächen anhand ihres unterschiedlichen Reflexionsverhaltens zu unterscheiden. Unter einem „Reflexionsgrad“ soll insbesondere ein Verhältnis zwischen reflektierter und einfallender Energieintensität einer elektromagnetischen Strahlung verstanden werden. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.It is proposed that the sensor unit has at least one reference surface and is intended to simultaneously detect at least the reflection behavior of the work surface and the reference surface. An “autonomous work device” is intended to mean, in particular, a device that is intended to carry out at least one job at least partially independently. In particular, the autonomous work device is intended to start the work automatically, end it automatically and/or automatically select at least one parameter. In particular, the parameter is designed as a route parameter and/or a reversal point. In particular, the autonomous working device is intended to move over a work surface and in particular to process the work surface. For example, the autonomous work device could be intended to sweep, vacuum and/or clean the work surface. In particular, the autonomous working device is intended to mow a lawn and/or a meadow located on the work surface. Various autonomous work devices that appear useful to a person skilled in the art are conceivable, such as an autonomous sweeper, an autonomous vacuum cleaner or an autonomous swimming pool cleaning machine. Alternatively, other autonomous work devices that appear useful to an expert are conceivable. In particular, the autonomous working device is formed by an autonomous lawn mower. A “work area” is intended to mean, in particular, an area that defines a work area. A “sensor unit” is to be understood in particular as a unit with at least one transmitter module and with at least one receiver module. A “transmitter module” is to be understood in particular as a unit for generating and/or emitting electromagnetic radiation. A “receiver module” is intended to mean, in particular, a unit for receiving the electromagnetic radiation emitted by the transmitter module and reflected by at least one surface, in particular the work surface and/or the reference surface. In particular, the vehicle device has at least one evaluation unit which is intended to evaluate at least the detected reflection behavior. An “evaluation unit” is to be understood in particular as a unit with at least one evaluation electronics. In particular, the evaluation unit is provided for evaluating the electromagnetic radiation received by the receiving module. “Evaluation electronics” is to be understood in particular as a unit with a processor unit and with a memory unit as well as with an operating program stored in the memory unit. The expression that the evaluation unit is intended to “evaluate” at least the detected reflection behavior is intended to mean in particular that the evaluation unit is intended to use the detected reflection behavior at least to create at least one comparison and/or to calculate at least one parameter use. A “reference surface” is intended to mean, in particular, a surface with known parameters. In particular, the reference surface is intended to be used at least to determine at least one comparison value, in particular by the evaluation unit. In particular, the comparison value is designed as a reflection behavior. For example, the reference surface could have a known reflection behavior, with the comparison value being designed as the known reflection behavior. In particular, the reference surface is provided for a detection, in particular for a measurement, of a particularly unknown reflection behavior, the comparison value being designed as the detected, in particular unknown reflection behavior. A “reflection behavior” of a surface should be understood to mean in particular a, in particular wavelength-dependent, degree of reflection of the surface for incident electromagnetic radiation of at least one wavelength of the electromagnetic radiation. In particular, different surfaces each have a special reflection behavior that is characteristic of the respective surface. For example, the different surfaces could be designed as water, lawn, limestone, pavement, autumn forest, sandy desert and/or fresh snow, with water, lawn, limestone, pavement, autumn forest, sandy desert and/or fresh snow each being a characteristic one, different from a reflection behavior of other surfaces have different reflection behavior. In particular, the evaluation unit is intended to distinguish the different surfaces based on their different reflection behavior. A “reflection level” is intended to mean in particular a relationship between the reflected and incident energy intensity of electromagnetic radiation. “Provided” is intended to mean, in particular, specifically programmed, designed and/or equipped. The fact that an object is intended for a specific function should be understood in particular to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Fahrzeugvorrichtung kann vorteilhaft die Arbeitsfläche anhand ihrer physikalischen Grenzen mittels des Reflexionsverhaltens robust, kostengünstig und zuverlässig erkannt werden. Dadurch kann vorteilhaft eine vollständige Bearbeitung der Arbeitsfläche sichergestellt werden. Zudem kann vorteilhaft in einem Vergleich zu einer bisherigen Lösung, bei welcher eine Arbeitsfläche mittels eines Einfassungsdrahts begrenzt ist, auf den Einfassungsdraht verzichtet und somit ein Installationsaufwand für einen Kunden reduziert werden.Due to the inventive design of the vehicle device, the work surface can advantageously be recognized robustly, cost-effectively and reliably based on its physical limits by means of the reflection behavior. This can advantageously ensure complete processing of the work surface. In addition, in comparison to a previous solution in which a work surface is limited by means of a edging wire, the edging wire can advantageously be dispensed with and the installation effort for a customer can thus be reduced.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugvorrichtung zumindest ein Chassis aufweist, an dem die Referenzfläche angeordnet ist. Insbesondere sind die Referenzfläche und das Chassis zwei getrennt ausgebildete Bauteile, die insbesondere in montiertem Zustand miteinander verbunden sind. Alternativ zu einer getrennt von dem Chassis ausgebildeten Referenzfläche ist denkbar, dass das Chassis selbst zumindest teilweise eine Referenzfläche ausbildet. Alternativ zu einer Anordnung der Referenzfläche an dem Chassis sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anordnungen der Referenzfläche denkbar, beispielsweise könnte die Referenzfläche an und/oder in der Sensoreinheit angeordnet sein. Unter einem „Chassis“ soll insbesondere ein Fahrgestell und/oder eine Karosserie insbesondere des autonomen Arbeitsgeräts verstanden werden. Insbesondere umfasst das Chassis zumindest tragende Teile des autonomen Arbeitsgeräts. Insbesondere stellt das Chassis eine Verbindung zwischen Funktionsbauteilen, beispielsweise einer Bearbeitungseinheit wie einer Schneide und/oder einer Sichel, und Antriebselement, beispielsweise Rädern, her. Unter der Wendung, dass die Referenzfläche an dem Chassis „angeordnet“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Referenzfläche, insbesondere direkt und/oder indirekt, an dem Chassis befestigt ist. Insbesondere ist die Sensoreinheit in zumindest einem Betriebszustand an dem Chassis angeordnet. Unter der Wendung, dass die Sensoreinheit in zumindest einem Betriebszustand an dem Chassis „angeordnet“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Sensoreinheit in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere direkt und/oder indirekt, an dem Chassis befestigt ist. Dadurch kann vorteilhaft mittels einer sicher in einem Sichtbereich der Sensoreinheit angeordneten Referenzfläche das Reflexionsverhalten sicher und genau detektiert werden.It is further proposed that the vehicle device has at least one chassis on which the reference surface is arranged. In particular, the reference surface and the chassis are two separately designed components that are connected to one another, in particular in the assembled state. As an alternative to a reference surface formed separately from the chassis, it is conceivable that the chassis itself at least partially forms a reference surface. As an alternative to arranging the reference surface on the chassis, further arrangements of the reference surface that appear sensible to a person skilled in the art are conceivable, for example the reference surface could be arranged on and/or in the sensor unit. A “chassis” should be understood to mean in particular a chassis and/or a body, in particular of the autonomous work device. In particular, the chassis includes at least load-bearing parts of the autonomous work device. In particular, the chassis establishes a connection between functional components, for example a processing unit such as a cutting edge and/or a sickle, and drive elements, for example wheels. The expression that the reference surface is “arranged” on the chassis is intended to mean in particular that the reference surface is attached, in particular directly and/or indirectly, to the chassis. In particular, the sensor unit is arranged on the chassis in at least one operating state. The expression that the sensor unit is “arranged” on the chassis in at least one operating state is intended to mean in particular that the sensor unit is attached to the chassis in at least one operating state, in particular directly and/or indirectly. As a result, the reflection behavior can advantageously be reliably and accurately detected by means of a reference surface that is safely arranged in a visible area of the sensor unit.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, mittels der Referenzfläche zumindest ein Umgebungslicht zu analysieren. Unter der Wendung, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, mittels der Referenzfläche zumindest ein Umgebungslicht zu „analysieren“, soll insbesondere verstanden werden, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, zumindest ein Spektrum eines von der Sensoreinheit empfangenen Umgebungslichts auszuwerten und/oder zumindest das Umgebungslicht auf spektrale Auffälligkeiten hin zu untersuchen. Unter einem „Spektrum“ von Umgebungslicht soll insbesondere eine charakteristische, insbesondere wellenlängenabhängige Zusammensetzung von Umgebungslicht verstanden werden. Insbesondere gibt das Spektrum von Umgebungslicht eine relative Häufigkeit von jeweiligen im Umgebungslicht enthaltenen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen an. Unter einer „spektralen Auffälligkeit“ soll insbesondere ein, insbesondere in einem Vergleich zu weißem Licht und/oder zu Tageslicht und von typischen Bedingungen abweichender, hoher und/oder niederer Anteil zumindest einer Wellenlänge und/oder eines Wellenlängenbereichs in dem Spektrum von Umgebungslicht verstanden werden. Beispielsweise könnte eine spektrale Auffälligkeit bei Abendrot und/oder unter Büschen auftreten. Dadurch kann vorteilhaft die Arbeitsfläche bei jeglicher Art von Umgebungslicht präzise analysiert werden. Zudem kann vorteilhaft auf eine Beleuchtung der Arbeitsfläche verzichtet werden, um eine umgebungslichtunabhängige Spektralanalyse durchführen zu können, wodurch geringe Kosten, eine geringe Komplexität und eine geringe Leistungsaufnahme der Sensoreinheit erreicht werden können.It is also proposed that the evaluation unit is intended to analyze at least one ambient light using the reference surface. The expression that the evaluation unit is intended to “analyze” at least one ambient light by means of the reference surface should be understood in particular to mean that the evaluation unit is intended to evaluate at least one spectrum of an ambient light received by the sensor unit and/or at least the ambient light to examine for spectral abnormalities. A “spectrum” of ambient light is intended to mean, in particular, a characteristic, in particular wavelength-dependent, composition of ambient light. In particular, the spectrum of ambient light indicates a relative frequency of respective wavelengths and/or wavelength ranges contained in the ambient light. A “spectral abnormality” is to be understood in particular as meaning a high and/or low proportion of at least one wavelength and/or a wavelength range in the spectrum of ambient light, particularly in comparison to white light and/or to daylight and deviating from typical conditions. For example, a spectral abnormality could occur at sunset and/or under bushes. This advantageously allows the work surface to be precisely analyzed in any type of ambient light. In addition, lighting of the work surface can advantageously be dispensed with in order to be able to carry out a spectral analysis independent of ambient light, which means that low costs, low complexity and low power consumption of the sensor unit can be achieved.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit zumindest des Reflexionsverhaltens zumindest eine Arbeitsflächengrenze der Arbeitsfläche zu ermitteln. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, zu einer Ermittlung der Arbeitsflächengrenze der Arbeitsfläche ein gemessenes Reflexionsverhalten, beispielsweise der Arbeitsfläche und/oder einer der Arbeitsfläche benachbarten Fläche wie einer Terrasse, mit zumindest einem zu erwartenden Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche zu vergleichen. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, zu der Ermittlung der Arbeitsflächengrenze zumindest eine Vitalitätskenngröße der Arbeitsfläche zu berechnen. Unter einer „Arbeitsflächengrenze“ der Arbeitsfläche soll insbesondere eine seitliche Begrenzungslinie der Arbeitsfläche verstanden werden. Unter einer „Vitalitätskenngröße“ der Arbeitsfläche soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, in Abhängigkeit derer zumindest eine Unterscheidung zwischen belebter Arbeitsfläche, insbesondere Rasen, und toter Arbeitsfläche, insbesondere Betonboden, Gehwege, Felsen und/oder Steine, möglich ist. Dadurch kann vorteilhaft die Arbeitsflächengrenze präzise ermittelt werden.Furthermore, it is proposed that the evaluation unit is provided to determine at least one work surface boundary of the work surface depending on at least the reflection behavior. In particular, the evaluation unit is intended to compare a measured reflection behavior, for example of the work surface and/or a surface adjacent to the work surface, such as a terrace, with at least one expected reflection behavior of the work surface in order to determine the work surface boundary of the work surface. In particular, the evaluation unit is intended to determine the work surface boundary at least to calculate at least one vitality parameter of the work area. A “work surface boundary” of the work surface is to be understood in particular as a lateral boundary line of the work surface. A “vitality parameter” of the work surface should be understood in particular as a parameter depending on which at least a distinction can be made between a busy work surface, in particular lawn, and dead work surface, in particular concrete floor, sidewalks, rocks and/or stones. This advantageously allows the working surface boundary to be determined precisely.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest eine weitere Referenzfläche mit einem zu der Referenzfläche differierenden, bekannten Reflexionsverhalten aufweist. Insbesondere ist die weitere Referenzfläche an dem Chassis angeordnet. Dadurch kann vorteilhaft das Umgebungslicht mit einer hohen Genauigkeit analysiert werden, wodurch vorteilhaft eine präzise Ermittlung der Arbeitsflächengrenze erreicht werden kann.It is further proposed that the sensor unit has at least one further reference surface with a known reflection behavior that differs from the reference surface. In particular, the further reference surface is arranged on the chassis. As a result, the ambient light can advantageously be analyzed with a high degree of accuracy, whereby a precise determination of the work surface boundary can advantageously be achieved.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Fahrzeugvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.The vehicle device according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the vehicle device according to the invention can have a number of individual elements, components and units that deviate from the number mentioned herein in order to fulfill the functionality described herein.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following drawing description. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. The drawing, description and claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will also expediently consider the features individually and combine them into further sensible combinations.

Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes autonomes Arbeitsgerät mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugvorrichtung in einer stark vereinfachten, schematischen Seitenansicht,
2 ein von einer Sensoreinheit der Fahrzeugvorrichtung detektiertes und/oder ermitteltes Bild der Arbeitsfläche und
3 ein Diagramm eines Reflexionsverhaltens von Vegetation, insbesondere von Rasen, in dem ein Reflexionsgrad in Abhängigkeit von einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung aufgetragen ist.

Show it:

1 an autonomous working device according to the invention with a vehicle device according to the invention in a highly simplified, schematic side view,
2 an image of the work surface detected and/or determined by a sensor unit of the vehicle device and
3 a diagram of a reflection behavior of vegetation, in particular lawn, in which a degree of reflectance is plotted as a function of a wavelength of electromagnetic radiation.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the exemplary embodiment

1 zeigt ein erfindungsgemäßes autonomes Arbeitsgerät 12, das als ein autonomer Rasenmäher ausgebildet ist, mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugvorrichtung 10 des autonomen Arbeitsgeräts 12. Das autonome Arbeitsgerät 12 ist zu einer Bearbeitung einer Arbeitsfläche 14, die als eine Rasenfläche ausgebildet ist, vorgesehen. Das autonome Arbeitsgerät 12 ist dazu vorgesehen, mittels der Fahrzeugvorrichtung 10 selbsttätig die Arbeitsfläche 14 zu erkennen und zu bearbeiten. Die Fahrzeugvorrichtung 10 des autonomen Arbeitsgeräts 12 weist ein Chassis 16 sowie vier Räder 28 auf, die an dem Chassis 16 angeordnet sind. Von den vier Rädern 28 sind lediglich zwei dargestellt und lediglich eines mit einem Bezugszeichen versehen. Die Fahrzeugvorrichtung 10 weist eine Sensoreinheit 18 auf, die in einem Betriebszustand an dem Chassis 16 angeordnet und dazu vorgesehen ist, ein Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche 14 zu detektieren. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Sensoreinheit 18 ein Sensorelement 34, das als eine Kamera ausgebildet ist. Alternativ sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausbildungen des Sensorelements 34 denkbar. Das Chassis 16, insbesondere das autonome Arbeitsgerät 12, bewegt sich in einer Bewegungsrichtung 30, die im Wesentlichen parallel zu der Arbeitsfläche (14) ausgerichtet ist. Eine Blickrichtung der Sensoreinheit 18 weist im Wesentlichen in Richtung der Bewegungsrichtung 30 des Chassis 16. Hierbei schließt die Blickrichtung mit der Bewegungsrichtung 30 in einer im Wesentlichen senkrecht zu einem von dem Chassis 16 bedeckten Bereich der Arbeitsfläche 14 ausgerichteten Ebene einen Winkel in einem Bereich von im Wesentlichen 50° plus-minus 20° ein. Alternativ sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Blickrichtungen der Sensoreinheit 18 denkbar. Die Sensoreinheit 18 detektiert elektromagnetische Strahlung aus einem in Blickrichtung angeordneten Beobachtungsbereich 32. Der von der Sensoreinheit 18 untersuchte Beobachtungsbereich 32 umfasst einen bezüglich der Bewegungsrichtung 30 vorderen Teilbereich des Chassis 16 sowie einen sich bezüglich der Bewegungsrichtung 30 vor dem Chassis 16 befindlichen Teilbereich der Arbeitsfläche 14 (vgl. 2). 1 shows an autonomous working device 12 according to the invention, which is designed as an autonomous lawn mower, with a vehicle device 10 according to the invention of the autonomous working device 12. The autonomous working device 12 is intended for processing a work surface 14, which is designed as a lawn. The autonomous working device 12 is intended to automatically recognize and process the work surface 14 using the vehicle device 10. The vehicle device 10 of the autonomous work device 12 has a chassis 16 and four wheels 28 which are arranged on the chassis 16. Of the four wheels 28, only two are shown and only one is provided with a reference number. The vehicle device 10 has a sensor unit 18, which is arranged on the chassis 16 in an operating state and is intended to detect a reflection behavior of the work surface 14. In the present exemplary embodiment, the sensor unit 18 comprises a sensor element 34, which is designed as a camera. Alternatively, further designs of the sensor element 34 that appear sensible to a person skilled in the art are conceivable. The chassis 16, in particular the autonomous work device 12, moves in a direction of movement 30 which is aligned essentially parallel to the work surface (14). A viewing direction of the sensor unit 18 essentially points in the direction of the movement direction 30 of the chassis 16. Here, the viewing direction forms an angle with the movement direction 30 in a plane that is essentially perpendicular to an area of the work surface 14 covered by the chassis 16 in a range of m Essentially 50° plus-minus 20°. Alternatively, other viewing directions of the sensor unit 18 that appear sensible to a person skilled in the art are conceivable. The sensor unit 18 detects electromagnetic radiation from an observation area 32 arranged in the viewing direction. The observation area 32 examined by the sensor unit 18 comprises a partial area of the chassis 16 at the front with respect to the direction of movement 30 and a partial area of the work surface 14 located in front of the chassis 16 with respect to the direction of movement 30 ( see. 2 ).

Die Sensoreinheit 18 weist eine Referenzfläche 20 mit einem bekannten Reflexionsverhalten auf. Zudem weist die Sensoreinheit 18 zwei weitere Referenzflächen 26 mit jeweils einem zu der Referenzfläche 20 differierenden, bekannten Reflexionsverhalten auf. Alternativ sind andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anzahlen an Referenzflächen 20, 26 denkbar. Die weiteren Referenzflächen 26 sowie die Referenzfläche 20 sind jeweils an dem Chassis 16 angeordnet. Hierbei sind die weiteren Referenzflächen 26 sowie die Referenzfläche 20 jeweils in dem Beobachtungsbereich 32 der Sensoreinheit 18 angeordnet.The sensor unit 18 has a reference surface 20 with a known reflection behavior. In addition, the sensor unit 18 has two further reference surfaces 26, each with a known reflection behavior that differs from the reference surface 20. Alternatively, other numbers of reference surfaces 20, 26 that appear sensible to a person skilled in the art are conceivable. The further reference surfaces 26 and the reference surface 20 are each arranged on the chassis 16. Here are the further reference surfaces 26 as well as the reference surface 20 is each arranged in the observation area 32 of the sensor unit 18.

Die Sensoreinheit 18 ist dazu vorgesehen, zeitgleich das Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche 14 und der jeweiligen Referenzfläche 20, 26 zu detektieren. Zu einer Auswertung des detektierten Reflexionsverhaltens weist die Fahrzeugvorrichtung 10 eine Auswerteeinheit 22 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinheit 22 in einem Bereich der Sensoreinheit 18 angeordnet. Alternativ könnte die Auswerteeinheit 22 an dem Chassis 16 angeordnet sein. Die Auswerteeinheit 22 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit des Reflexionsverhaltens eine selbsttätige Bearbeitung der Arbeitsfläche 14 zu ermöglichen. Zudem ist die Auswerteeinheit 22 dazu vorgesehen, in Abhängigkeit des Reflexionsverhaltens einen die Räder 28 antreibenden Motor anzusteuern und damit das Chassis 16 in der Bewegungsrichtung 30 zu bewegen.The sensor unit 18 is intended to simultaneously detect the reflection behavior of the work surface 14 and the respective reference surface 20, 26. The vehicle device 10 has an evaluation unit 22 for evaluating the detected reflection behavior. In the present exemplary embodiment, the evaluation unit 22 is arranged in an area of the sensor unit 18. Alternatively, the evaluation unit 22 could be arranged on the chassis 16. The evaluation unit 22 is intended to enable automatic processing of the work surface 14 depending on the reflection behavior. In addition, the evaluation unit 22 is intended to control a motor driving the wheels 28 depending on the reflection behavior and thus to move the chassis 16 in the direction of movement 30.

In einem Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Fahrzeugvorrichtung 10 analysiert die Auswerteeinheit 22 mittels der Referenzflächen 20, 26 ein Umgebungslicht. Die Auswerteeinheit 22 filtert mittels der Analyse des Umgebungslichts in Abhängigkeit von den Referenzflächen 20, 26 einen Einfluss des Umgebungslichts auf ein Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche 14 heraus. 3 zeigt ein Diagramm eines Reflexionsverhaltens von Vegetation, insbesondere von Rasen, in dem ein Reflexionsgrad in Abhängigkeit von einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung aufgetragen ist. Ein Wellenlängenbereich 36 symbolisiert blaues Licht. Das Reflexionsverhalten von Vegetation weist ein lokales Reflexionsmaximum in einem Wellenlängenbereich 38 grünen Lichts von im Wesentlichen 550 nm auf. Zu einer Detektion dieses Reflexionsmaximums könnte die Sensoreinheit 18 beispielsweise ein Bayer-Pattern aufweisen. Zudem weist das Reflexionsverhalten von Vegetation einen starken Reflexionsanstieg ab einer Wellenlänge von im Wesentlichen 700 nm auf. Dies entspricht einem Übergang zwischen einem Wellenlängenbereich 40 roten Lichts und einem Wellenlängenbereich 42 naher Infrarotstrahlung. Zu einer Detektion dieses Reflexionsanstiegs könnte die Sensoreinheit 18 beispielsweise eine spektrale Empfindlichkeit in einem Übergangsbereich der Wellenlängenbereiche 40, 42 roten Lichts und naher Infrarotstrahlung aufweisen.In a method for operating a vehicle device 10 according to the invention, the evaluation unit 22 analyzes ambient light using the reference surfaces 20, 26. The evaluation unit 22 filters out an influence of the ambient light on a reflection behavior of the work surface 14 by analyzing the ambient light depending on the reference surfaces 20, 26. 3 shows a diagram of a reflection behavior of vegetation, in particular lawn, in which a reflectance is plotted as a function of a wavelength of electromagnetic radiation. A wavelength range 36 symbolizes blue light. The reflection behavior of vegetation has a local reflection maximum in a wavelength range 38 of green light of essentially 550 nm. To detect this reflection maximum, the sensor unit 18 could, for example, have a Bayer pattern. In addition, the reflection behavior of vegetation shows a strong increase in reflection from a wavelength of essentially 700 nm. This corresponds to a transition between a wavelength range 40 of red light and a wavelength range 42 of near infrared radiation. To detect this increase in reflection, the sensor unit 18 could, for example, have a spectral sensitivity in a transition region of the wavelength ranges 40, 42 of red light and near infrared radiation.

Die Auswerteeinheit 22 ermittelt in Abhängigkeit des Reflexionsverhaltens eine Arbeitsflächengrenze 24 der Arbeitsfläche 14. Zu einer Ermittlung der Arbeitsflächengrenze 24 der Arbeitsfläche 14 verwendet die Auswerteeinheit 22 die Annahme, dass ein Umgebungslicht in dem Beobachtungsbereich 32 konstant ist. Im Folgenden berechnet die Auswerteeinheit 22 für einen gegebenen Pixel x, der einen gegebenen Punkt der Arbeitsfläche 14 symbolisiert, für eine jeweilige Wellenlänge µ einen Reflexionsgrad p_x(µ). Ein Reflexionsgrad p_x(µ) ergibt sich als ein Verhältnis einer reflektierten Lichtleistung des Pixels x und einer einfallenden Lichtleistung der Arbeitsfläche 14. Zu einer Ermittlung der Arbeitsflächengrenze 24 der Arbeitsfläche 14 vergleicht die Auswerteeinheit 22 das gemessene Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche 14 mit einem zu erwartenden Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche 14.The evaluation unit 22 determines a work surface boundary 24 of the work surface 14 depending on the reflection behavior. To determine the work surface boundary 24 of the work surface 14, the evaluation unit 22 uses the assumption that ambient light in the observation area 32 is constant. In the following, the evaluation unit 22 calculates a reflectance p _x(µ) for a given pixel x, which symbolizes a given point on the work surface 14, for a respective wavelength μ. A degree of reflection _p the work surface 14.

Die Auswerteeinheit 22 berechnet zu der Ermittlung der Arbeitsflächengrenze 24 eine Vitalitätskenngröße der Arbeitsfläche 14. Hierzu verwendet die Auswerteeinheit 22 einzelne Reflexionsgrade p_x(µ) einer jeweiligen Wellenlänge µ. Beispielsweise lässt sich mittels eines Reflexionsgrads p_x(rot) einer Wellenlänge p_rot roten Lichts und eines Reflexionsgrads p_x(NIR) einer Wellenlänge µ_NIR der nahen Infrarotstrahlung ein „Normalized Difference Vegetation Index“ NDVI berechnen. Der NDVI eines jeweiligen Pixels x ergibt sich gemäß der Formel NDVI_X = (p_x(NIR) - p_x(rot)) / (p_x(NIR) + p_x(rot)). Die Vitalitätskenngröße ist als der NDVI ausgebildet.To determine the work surface boundary 24, the evaluation unit 22 calculates a vitality parameter of the work surface 14. For this purpose, the evaluation unit 22 uses individual reflectances p _{x (µ)} of a respective wavelength µ. For example, a “Normalized Difference Vegetation Index” NDVI can be calculated using a reflectance p _x(red) of a wavelength p _red of red light and a reflectance p _x(NIR) of a wavelength µ _NIR of the near infrared radiation. The NDVI of a respective pixel x is obtained according to the formula NDVI _X = (p _x(NIR) - p _x(red) ) / (p _x(NIR) + p _x(red) ). The vitality parameter is designed as the NDVI.

Anhand des NDVI eines jeweiligen Pixels x lassen sich Rückschlüsse auf eine Wahrscheinlichkeit von Vegetation ziehen. Zudem lassen sich anhand des NDVI Aussagen über eine Vitalität von Vegetation ziehen. Die Vitalität einer Pflanze korreliert mit dem Anstieg des Reflexionsgrads in dem Übergangsbereich der Wellenlängenbereiche 40, 42 roten Lichts und naher Infrarotstrahlung. Andere Oberflächenmaterialien, wie beispielsweise Betonboden, Gehwege, Felsen und/oder Steine, zeigen keinen solchen starken Unterschied des Reflexionsgrads. Dieser Umstand wird bei dem autonomen Arbeitsgerät 12 verwendet, um die Arbeitsflächengrenze 24 der Arbeitsfläche 14 spektral zu erkennen.Based on the NDVI of a respective pixel x, conclusions can be drawn about the probability of vegetation. In addition, statements can be made about the vitality of vegetation using the NDVI. The vitality of a plant correlates with the increase in reflectance in the transition region between the wavelength ranges 40, 42 of red light and near infrared radiation. Other surface materials, such as concrete floors, sidewalks, rocks and/or stones, do not show such a strong difference in reflectance. This circumstance is used in the autonomous work device 12 to spectrally detect the work surface boundary 24 of the work surface 14.

Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass andere Indices, wie beispielsweise ein als „Simple Ratio Index“ (SRI) bezeichneter Index, berechnet werden. Ebenfalls ist es denkbar, dass anstelle des Übergangsbereichs der Wellenlängenbereiche 40, 42 Reflexionsunterschiede der Wellenlängenbereiche 36, 38, der Wellenlängenbereiche 38, 40 und/oder das lokale Referenzmaximum im Wellenlängenbereich 38 bei im Wesentlichen 550 nm verwendet wird. Mittels der Berechnungen ermittelt die Auswerteeinheit 22 ein in 2 dargestelltes Bild der Arbeitsfläche 14 in dem Beobachtungsbereich 32.Alternatively or additionally, it is conceivable that other indices, such as an index referred to as a “Simple Ratio Index” (SRI), are calculated. It is also conceivable that instead of the transition range of the wavelength ranges 40, 42, reflection differences of the wavelength ranges 36, 38, the wavelength ranges 38, 40 and/or the local reference maximum in the wavelength range 38 at essentially 550 nm is used. Using the calculations, the evaluation unit 22 determines an in 2 shown image of the work surface 14 in the observation area 32.

Claims

Vehicle device of an autonomous working device (12) at least for processing a work surface (14), in particular for an autonomous lawn mower, with at least one sensor sensor unit (18), which is intended to detect at least one reflection behavior of the work surface (14), characterized in that the sensor unit (18) has at least one reference surface (20) and is intended to simultaneously detect at least the reflection behavior of the work surface (14 ) and the reference surface (20).

Vehicle device according to Claim 1 , characterized by at least one chassis (16) on which the reference surface (20) is arranged.

Vehicle device according to one of the preceding claims, characterized by at least one evaluation unit (22) which is intended to evaluate at least the detected reflection behavior.

Vehicle device according to Claim 3 , characterized in that the evaluation unit (22) is intended to analyze at least one ambient light using the reference surface (20).

Vehicle device at least after Claim 3 , characterized in that the evaluation unit (22) is intended to determine at least one work surface boundary (24) of the work surface (14) depending on at least the reflection behavior.

Vehicle device according to Claim 5 , characterized in that the evaluation unit (22) is intended to compare the measured reflection behavior of the work surface (14) with at least one expected reflection behavior of the work surface (14) in order to determine the work surface boundary (24) of the work surface (14).

Vehicle device at least after Claim 5 , characterized in that the evaluation unit (22) is intended to calculate at least one vitality parameter of the work surface (14) to determine the work surface boundary (24).

Vehicle device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (18) has at least one further reference surface (26) with a known reflection behavior that differs from the reference surface (20).

Autonomous work device, in particular an autonomous lawn mower, with at least one vehicle device (10) according to one of the Claims 1 until 8th .

Method for operating a vehicle device (10) according to one of Claims 1 until 8th .